Résultats. La résilience est un concept important de nos jours, dans tout, des communautés humaines qui rétablissent l’ordre après une catastrophe naturelle aux communautés microbiennes qui se remettent d’un déversement de produits chimiques. Cependant, il n’y a pas d’accord sur la façon dont la résilience doit être définie et mesurée. Un organisme scientifique a recensé 47 définitions de la résilience utilisées dans divers domaines, dont l’ingénierie, l’écologie, la sociologie, l’économie et la psychologie. Pourtant, la compréhension de la résilience des communautés microbiennes est une composante essentielle de leur ingénierie pour les biotechnologies ou de la prédiction de leur réaction à un environnement changeant. Ces communautés doivent être capables de se remettre rapidement d’un changement environnemental afin que leur fonction soit stable dans le temps.
Maintenant, un groupe de biologistes computationnels et de microbiologistes du Pacific Northwest National Laboratory a proposé une façon de définir la résilience des communautés microbiennes qui unit les écologistes et les ingénieurs. Leurs efforts ont été récemment présentés dans Frontiers in Microbiology.
« Nous pensons que la résilience des communautés microbiennes est mieux définie comme le taux de récupération d’une fonction donnée qui intéresse le chercheur », a déclaré le Dr Stephen Lindemann, le microbiologiste du PNNL qui a dirigé l’équipe. « Se concentrer sur les caractéristiques fondamentales du système en réponse à un changement spécifique de l’environnement nous permet non seulement de comparer la résilience d’une fonction entre les communautés, mais aussi de mieux comprendre les propriétés des communautés. En utilisant cette définition, nous proposons que la résilience vienne de l’intérieur d’une communauté microbienne – indépendamment de l’environnement dans lequel elle vit. »
Pourquoi c’est important. Ils sont peut-être minuscules, mais les micro-organismes dépassent collectivement la masse de tous les autres végétaux et animaux de la planète. Ils contrôlent les cycles du carbone et de l’énergie sur la planète, et les scientifiques commencent à apprécier leur rôle dans le façonnement de la santé et de la physiologie humaines. Ces petites merveilles sont également étudiées comme un moyen potentiel de capter les énergies renouvelables. La compréhension des processus qui régissent la façon dont les communautés microbiennes répondent aux changements de leur environnement est essentielle pour les écologistes soucieux de prévoir les effets du changement climatique ou des éruptions volcaniques sur les écosystèmes et pour les ingénieurs qui conçoivent des communautés pour des processus biotechnologiques stables.
« Pour concevoir le meilleur système, nous devons développer des méthodes rationnelles pour quantifier la résilience des communautés microbiennes et être en mesure de prédire l’approche des points de basculement », a déclaré Lindemann.
Méthodes. À la recherche d’un concept intégré de résilience applicable à toutes les communautés microbiennes, les scientifiques ont comparé les études précédentes sur la résilience d’un point de vue technique et écologique. De manière cohérente, ils ont constaté que les changements dans l’environnement des microbes pouvaient entraîner des modifications de la composition ou de la taille de la communauté mais maintenaient des fonctions critiques. Comprendre comment ces fonctions vont répondre aux changements de l’environnement est d’une importance capitale pour les écologistes et les ingénieurs.
Qu’est-ce qui va suivre ? Les scientifiques du PNNL prévoient d’identifier les mécanismes fondamentaux responsables de la résilience des communautés microbiennes tant simples que très complexes. La compréhension de ces mécanismes fera progresser de manière significative la capacité de concevoir, de prédire le comportement et de contrôler les communautés microbiennes, que ce soit dans les écosystèmes naturels ou les systèmes de bio-ingénierie.
Remerciements
Sponsors : L’Office of Science, Biological and Environmental Research, du ministère américain de l’Énergie, a soutenu ce travail via le Genomic Science Program.
Domaine de recherche : Science des systèmes biologiques
Installation de l’utilisateur : EMSL
Équipe de recherche : Jim K. Fredrickson, Stephen R. Lindemann, Ryan S. Renslow, et Hyun-Seob Song, Pacific Northwest National Laboratory.
Équipe de recherche : EMSL
Équipe de recherche : EMSL.